エネルギー科学最前線2017〜CO2還元と光触媒の新展開

化石燃料からの脱却宣言が欧州で相次いでいる。英国、フランス、ドイツの動きは2040年を界に内燃機関の車は姿を消エルとしても過言ではない。またこのような政策と並行して(国内ではまだまだの感が強いが、欧州、米国、中国のEV化の動きはもはや無視できなくなってきた。EVだけがが走り回る日が仮に来るとしたら、EVの消費電力は増大し電力不足になる。不足分は英国だけでも30GW〜原発約10基分とされる。

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レーザー加工グラフェンを用いた水分解反応の高性能電極

水素製造は燃料電池の燃料としてだけでなく、エネルギー貯蔵の観点から重要度が増している。水の電気分解による水素製造技術は小型水素供給インフラの整備に重要な技術である。水素は貯蔵性に優れており、需要に応じた発電が可能になる。ライス大学の研究グループは中国の天津大学と共同で、グラフェン表面のレーザー加工により、水素と酸素を別々に取り出せる高性能電極を開発した。(Zhang et al., ACS Appl. Mater. Interfaces online July 28, 2017)

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カーボンニュートラル燃料を製造する光触媒

バークレー研究所とシンガポールのナンヤン工科大学の研究グループはスポンジ状の有機ニッケル結晶触媒を用いて太陽光照射下でCO2から効率100%でCOに還元できることを見出した(Sience Advances 3, e1700921 (2017))。

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それでもあなたはEVに乗りますか〜EVの真実

日本の火力依存は先進国中で84.6%、堂々の1位である。もちろん火力といっても最新の施設は排気ガスの少ない環境負荷の少ないものだし、燃料に原油より使い切る時期が遅れる天然ガスを使うのは、短期的には得策と言えなくもない。欧州でもフランスは原子炉の1/3を廃止することになり、ドイツが再生可能エネルギーの不足分で欧州が電力不足に陥ると懸念される。

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フランスが2025年までに17基の原発を廃止

フランスのエネルギーミックスは原発が75%であり、世界でも原発依存度が非常に大きい国というのは、どうやら過去の話になりそうだ。というのも新政権が誕生する前に、依存率を50%以下にする法案が議会を可決しており、新政権はそのための数値目標を17基として、2025年までにこれらの停止、廃炉を決めたからだ。

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トカマクEASTが高温プラズマの持続で世界記録達成

中国のトカマクEAST(Experimental Advance Superconducting Tokamak)は世界で初めて超伝導磁石を用いてプラズマの磁場閉じ込めを行うユニークなものだが、知名度は今ひとつであった。しかしドイツ(マックスプランク研究所)が建設した世界最大のステラレータ型核融合炉W7-Xも超伝導磁石を用いる。また最近注目されている民間主導の球形トカマクでも超伝導磁石が用いられることで、急速に超伝導磁石を用いた核融合炉に関心が集まっている。

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高性能触媒で実用化に近づくメタノール燃料電池

EVとFCVのどちらが将来有力かという議論は難しい。将来のエネルギー源として随時発電して電力として使うか、水素としてエネルギーを貯蔵して燃料電池で必要な量を発電するのか、どちらの方が環境負荷が少ないのかといった、国のエネルギー政策に直結する大問題だからだ。

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拡張される半導体の混晶領域〜薄膜でバルク相図が緩和

最近、米国のDOE(エネルギー省)傘下の国立研究所やコンソーシアムではエネルギー科学で目覚ましい成果を上げている。その中の一つである再生可能エネルギー研究所(NREL)が環境の他に、形態や微視的構造を取り入れたシミュレーションによる混晶作成技術を提案した。

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